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一、微(wei)生物有機肥生產原理和微(wei)生物學過程(cheng)

1、基本原理

好氧發(fa)酵是(shi)在有氧條件下，好氧微生(sheng)物(wu)通過(guo)自(zi)身的(de)(de)(de)分解代(dai)謝和合(he)成(cheng)代(dai)謝過(guo)程，將一部分有機(ji)物(wu)分解氧化成(cheng)簡單的(de)(de)(de)無(wu)機(ji)物(wu)，從中獲得微生(sheng)物(wu)新(xin)陳代(dai)謝所(suo)需要(yao)的(de)(de)(de)能量，同時(shi)將一部分的(de)(de)(de)有機(ji)物(wu)轉化合(he)成(cheng)新(xin)的(de)(de)(de)細胞(bao)物(wu)質，使微生(sheng)物(wu)生(sheng)長(chang)繁殖，產生(sheng)更多的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)體的(de)(de)(de)過(guo)程。發(fa)酵的(de)(de)(de)結果是(shi)廢(fei)棄(qi)物(wu)中有機(ji)物(wu)向穩(wen)定化程度較高的(de)(de)(de)腐殖質方向轉化。

2、微生物學過程(cheng)

好氧發(fa)酵的微生(sheng)物學過程可大致(zhi)分為三(san)個階(jie)段，每個階(jie)段都有其獨特的的微生(sheng)物類群：

1)產熱階(jie)段(duan)(duan)(中溫階(jie)段(duan)(duan)，升溫階(jie)段(duan)(duan))

發酵初(chu)期(通(tong)常(chang)在(zai)1-3天)，肥堆中嗜溫性(xing)微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)利用可溶(rong)性(xing)和易降解(jie)性(xing)有機物(wu)(wu)(wu)作為營養和能(neng)(neng)量來(lai)源，迅速(su)增殖，并釋放出熱能(neng)(neng)，使肥堆溫度不斷上升。此階段溫度在(zai)室(shi)溫至50℃范圍內，微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)以中溫、需氧型(xing)為主(zhu)，通(tong)常(chang)是一些(xie)無芽胞細菌(jun)(jun)。微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)類型(xing)較多，主(zhu)要(yao)是細菌(jun)(jun)、真菌(jun)(jun)和放線菌(jun)(jun)。其中細菌(jun)(jun)主(zhu)要(yao)利用水(shui)溶(rong)性(xing)單糖等，放線菌(jun)(jun)和真菌(jun)(jun)對于分(fen)解(jie)纖(xian)維素和半(ban)纖(xian)維素物(wu)(wu)(wu)質具有特(te)殊(shu)的功能(neng)(neng)。

2)高溫階段(duan)

當(dang)肥(fei)(fei)堆(dui)(dui)(dui)溫(wen)度上(shang)(shang)升到(dao)50℃以上(shang)(shang)時(shi)(shi)，即進(jin)入(ru)(ru)高(gao)溫(wen)階(jie)段。通常從堆(dui)(dui)(dui)積發(fa)酵開(kai)始(shi)，只須2-3天時(shi)(shi)間肥(fei)(fei)堆(dui)(dui)(dui)溫(wen)度便能迅(xun)速地(di)升高(gao)到(dao)55℃，1周(zhou)內(nei)堆(dui)(dui)(dui)溫(wen)可達到(dao).高(gao)值(.高(gao)溫(wen)可達70℃)。嗜(shi)(shi)溫(wen)性(xing)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)受到(dao)抑制，嗜(shi)(shi)熱(re)(re)性(xing)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)逐漸取(qu)而代(dai)之。除前一階(jie)段殘留的(de)(de)(de)和(he)新(xin)形(xing)成的(de)(de)(de)可溶性(xing)有機物(wu)(wu)繼(ji)續分(fen)解(jie)轉化外，半(ban)纖(xian)維(wei)素(su)、纖(xian)維(wei)素(su)、蛋(dan)白質等復(fu)雜有機物(wu)(wu)也開(kai)始(shi)強烈(lie)分(fen)解(jie)。在50℃左右進(jin)行活動(dong)的(de)(de)(de)主要是嗜(shi)(shi)熱(re)(re)性(xing)真菌和(he)放線(xian)菌;溫(wen)度上(shang)(shang)升到(dao)60℃時(shi)(shi)，真菌幾乎完全停止活動(dong)，僅有嗜(shi)(shi)熱(re)(re)性(xing)放線(xian)菌和(he)細菌活動(dong);溫(wen)度上(shang)(shang)升到(dao)70℃以上(shang)(shang)時(shi)(shi)，大多數嗜(shi)(shi)熱(re)(re)性(xing)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)已不適宜，微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)大量(liang)死(si)亡或進(jin)入(ru)(ru)休眠(mian)狀態。此時(shi)(shi)，產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)熱(re)(re)量(liang)減少，堆(dui)(dui)(dui)溫(wen)自(zi)動(dong)下降。當(dang)堆(dui)(dui)(dui)溫(wen)降至(zhi)70℃以下時(shi)(shi)，處于休眠(mian)狀態的(de)(de)(de)嗜(shi)(shi)熱(re)(re)性(xing)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)又重新(xin)活動(dong)，繼(ji)續分(fen)解(jie)難(nan)分(fen)解(jie)的(de)(de)(de)有機物(wu)(wu)，熱(re)(re)量(liang)又增加，堆(dui)(dui)(dui)溫(wen)就(jiu)處于一個(ge)自(zi)然調節(jie)的(de)(de)(de)、延續較久(jiu)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)期。

高(gao)溫(wen)對于(yu)發(fa)酵(jiao)(jiao)的(de)(de)快(kuai)速腐(fu)熟起到(dao)重(zhong)要作(zuo)用(yong)，在此階段中發(fa)酵(jiao)(jiao)內開始了腐(fu)殖質的(de)(de)形(xing)成(cheng)過程，并開始出(chu)現(xian)能溶解于(yu)弱堿的(de)(de)黑色物(wu)質。C/N比明顯下(xia)降(jiang)，肥堆高(gao)度隨(sui)之(zhi)降(jiang)低。通過高(gao)溫(wen)能有(you)效殺滅有(you)機廢棄物(wu)中病原物(wu)，按我國高(gao)溫(wen)發(fa)酵(jiao)(jiao)衛生標準(GB7959-87)，要求(qiu)發(fa)酵(jiao)(jiao).高(gao)溫(wen)度達50-55℃以(yi)上，持續5-7d。

3)腐(fu)熟階(jie)段

在高(gao)溫(wen)階段(duan)末(mo)期，只(zhi)剩下(xia)(xia)部分(fen)(fen)較難分(fen)(fen)解(jie)的(de)有(you)機物和(he)新(xin)形成的(de)腐(fu)殖(zhi)質，此(ci)時(shi)微生物活性下(xia)(xia)降，發熱量減少，溫(wen)度下(xia)(xia)降。此(ci)時(shi)嗜溫(wen)性微生物再占優勢(shi)，對殘留較難分(fen)(fen)解(jie)的(de)有(you)機物作進一步分(fen)(fen)解(jie)，腐(fu)殖(zhi)質不斷增多且趨(qu)于穩定化，此(ci)時(shi)發酵(jiao)進入腐(fu)熟階段(duan)。降溫(wen)后，需氧量大量減少，肥堆(dui)空隙(xi)增大，氧擴散(san)能力增強(qiang)，此(ci)時(shi)只(zhi)需自(zi)然通(tong)風。在強(qiang)制(zhi)通(tong)風發酵(jiao)中常見的(de)后熟處(chu)理，即是將通(tong)氣堆(dui)翻堆(dui)一次(ci)后，停(ting)止(zhi)通(tong)氣，讓其(qi)腐(fu)熟。還(huan)可(ke)起到(dao)保氮的(de)作用。

二(er)、發(fa)酵程序及工藝流(liu)程

1、原料的預處理：包括分選、破碎、含(han)水率和碳氮比調(diao)整。

2、原料(liao)發酵：周期(qi)一般需要15-20天(tian)。

1)..階段：指好氧發酵(jiao)中(zhong)的(de)中(zhong)溫(wen)與(yu)高溫(wen)兩(liang)個階段的(de)微生(sheng)物(wu)代謝過程。它是指從發酵(jiao)初期開(kai)始，經(jing)中(zhong)溫(wen)、高溫(wen)然后(hou)達到(dao)溫(wen)度開(kai)始下(xia)降的(de)整個過程，一(yi)般需10-12天。

2)第(di)二(er)階段：物料經過..階段發(fa)酵(jiao)，還有一部分(fen)(fen)易(yi)分(fen)(fen)解和(he)大量難分(fen)(fen)解的有機物存(cun)在，需要繼續(xu)發(fa)酵(jiao)使之(zhi)腐(fu)(fu)熟。此時(shi)溫(wen)度(du)持續(xu)下降，當溫(wen)度(du)穩定在35-40℃左右時(shi)即達腐(fu)(fu)熟，一般需5-10天。

3、后處理(li)：后處理(li)包(bao)括去除雜質和(he)進(jin)行(xing)必(bi)要的破(po)碎(sui)處理(li)。

工藝流程

1、攪拌翻堆條垛式(shi)發酵工(gong)藝(yi)

物料以垛(duo)狀(zhuang)堆置，可以排列成多條(tiao)(tiao)平行的(de)條(tiao)(tiao)垛(duo)，條(tiao)(tiao)垛(duo)的(de)斷面(mian)形(xing)狀(zhuang)通(tong)常為三角形(xing)或梯形(xing)，高度(du)1.5-2.0m，寬(kuan)4-6m。混合后堆料的(de)含(han)水(shui)率為55-65%。

2、槽(cao)式翻刨(bao)工藝

建設高(gao)約1.2-1.7米高(gao)度的槽(cao)(cao)子(zi)，寬度4-8米，長度不限，槽(cao)(cao)子(zi)上架設翻(fan)刨(bao)機(ji)對物料進行翻(fan)刨(bao)，槽(cao)(cao)子(zi)底部可以建設有曝氣管道，在發(fa)酵(jiao)時，強(qiang)制(zhi)供氧，提高(gao)發(fa)酵(jiao)效率。

發酵工(gong)藝流程如下：

發(fa)酵原料――預(yu)處理――混合――發(fa)酵――再調制――制粒――包裝――出廠

在(zai)預處理中有時需(xu)要對原(yuan)料進行破(po)碎處理，調整原(yuan)料的(de)粒(li)度(du)，適宜(yi)的(de)粒(li)度(du)范(fan)圍是(shi)12～60mm。破(po)碎與篩分(fen)可(ke)使原(yuan)料的(de)表面積(ji)增大，便于微生物繁殖，提高發酵速度(du)。在(zai)堆(dui)置(zhi)后每2-3天可(ke)翻堆(dui)一(yi)次，20天后可(ke)停止翻堆(dui)，讓其自然后熟。

三(san)、發酵的影響因素及其控制

1、發(fa)酵菌(jun)種的選擇

根據現(xian)有堆肥物(wu)料組(zu)合(he)的(de)特(te)定科(ke)學組(zu)合(he)各類菌種形成(cheng)(cheng)有機(ji)肥發酵劑。合(he)適的(de)菌種組(zu)合(he)，對有機(ji)物(wu)料進行益(yi)生菌接種，形成(cheng)(cheng)定向培養，縮短(duan)升溫時間，降(jiang)低(di)氮及(ji)有機(ji)物(wu)料損耗，高(gao)效提高(gao)有機(ji)物(wu)料的(de)腐熟效率，降(jiang)低(di)損耗。改善(shan)發酵場(chang)地環境，保證無害化程度。

2、翻堆

翻堆(dui)(dui)(dui)供氧是好氧發酵(jiao)(jiao)化生產的(de)基本(ben)條件之(zhi)一。翻堆(dui)(dui)(dui)的(de)主要作用在于：①提供氧氣，加速微生物的(de)發酵(jiao)(jiao)過(guo)程;②調節(jie)堆(dui)(dui)(dui)溫;③干燥堆(dui)(dui)(dui)料(liao)。

翻(fan)堆次(ci)數(shu)少，通風量不足以提(ti)供給微(wei)生物(wu)充足的(de)氧氣(qi)，影(ying)響發(fa)酵溫度(du)的(de)升高(gao);翻(fan)堆次(ci)數(shu)多則有可(ke)能(neng)使肥(fei)堆的(de)熱量散失，影(ying)響發(fa)酵無害化程度(du)。通常根(gen)據(ju)情況在發(fa)酵期間翻(fan)堆2-3次(ci)。

3、有機質的含量

有(you)(you)機(ji)質(zhi)含量(liang)高(gao)低(di)(di)影響(xiang)堆料(liao)溫度和通風供(gong)氧(yang)。有(you)(you)機(ji)質(zhi)含量(liang)過(guo)低(di)(di)，分解產生的(de)熱量(liang)不足以促(cu)進(jin)和維持發(fa)酵中(zhong)嗜熱性細菌的(de)增殖，肥堆難于達到高(gao)溫階段，影響(xiang)發(fa)酵的(de)衛(wei)生無(wu)害化效果。而且，由于有(you)(you)機(ji)質(zhi)含量(liang)低(di)(di)，將影響(xiang)發(fa)酵產品的(de)肥效和使用價值。

有(you)機質含量過高，則需(xu)要大量供(gong)氧(yang)，這會給(gei)翻(fan)堆供(gong)氧(yang)造成實際困(kun)難，有(you)可能因供(gong)氧(yang)不(bu)足，造成部分厭(yan)氣條(tiao)件。適(shi)宜的有(you)機物含量為20-80%

4、C/N比

.適25：1

在(zai)發(fa)酵化(hua)(hua)中，有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)C主(zhu)要作(zuo)為微生物(wu)的能源(yuan)物(wu)質(zhi)，大部分(fen)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)C在(zai)微生物(wu)代謝過程中氧化(hua)(hua)分(fen)解變成CO2而揮(hui)發(fa)，部分(fen)C則構成微生物(wu)自身的細胞物(wu)質(zhi)。氮(dan)主(zhu)要消耗(hao)在(zai)原生質(zhi)合成之(zhi)中，就微生物(wu)對營養的需要而言，.合適的C/N比在(zai)4～30。當(dang)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)C/N比在(zai)10左(zuo)右時，有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)被微生物(wu)分(fen)解速度.大。

隨著C/N比增加(jia)，發(fa)(fa)酵時間相對延長。當原料(liao)的C/N比為20，30～50，78時,其對應所需的發(fa)(fa)酵化時間約分別為9～12天，10～19天，及(ji)21天，但當C/N比大(da)于80:1時，發(fa)(fa)酵就難于進(jin)行。

各發酵原料(liao)的(de)C/N比通常為：鋸(ju)末屑(xie)300～1000，秸稈70～100，原料(liao)50～80，人糞6～10，牛糞8～26，豬糞7～15，雞糞5～10，下水污泥8～15。

堆腐(fu)后C/N比(bi)(bi)將比(bi)(bi)堆腐(fu)前明顯下降，通常(chang)在10～20:1，這種(zhong)C/N比(bi)(bi)的(de)腐(fu)熟發酵，農業(ye)利用肥效較好。

5、水分

水分是(shi)否(fou)合適(shi)直接影響發酵發酵速度和腐(fu)熟程度。對污泥發酵而(er)言，堆料合適(shi)的(de)水分含(han)量(liang)為55-65%。在實際操作中(zhong)，簡便的(de)測定方(fang)法為：以(yi)手緊握物料能(neng)成(cheng)團，有水跡出現，但水不滴出為宜。原料發酵.合適(shi)的(de)水分為55%。

6、顆粒度

發酵化(hua)所需要的氧(yang)氣是通(tong)過發酵原料顆(ke)粒孔隙供給的。孔隙率(lv)及孔隙大(da)小取(qu)決于(yu)顆(ke)粒大(da)小及結構強度，像紙張、動植物、纖維織(zhi)物等，遇水受壓時(shi)密度會提(ti)高，顆(ke)粒間孔隙大(da)大(da)縮小，不利(li)于(yu)通(tong)風供氧(yang)。顆(ke)粒適(shi)宜(yi)大(da)小一般為12-60mm.

7、pH

微生物可在較(jiao)大的pH范圍內繁殖，合適的pH為6-8.5。發酵時通常不(bu)需要調整(zheng)pH值。

四、判定指標

1)外(wai)觀變化：直觀定性判(pan)斷標準是發酵不再(zai)進(jin)行(xing)激烈的(de)分解，成品溫度(du)較低;外(wai)觀呈茶褐色(se)或黑色(se);結(jie)構疏松;沒有(you)惡(e)臭。

 2)溫(wen)度變(bian)化：通常肥堆經(jing)過了高溫(wen)階段后，溫(wen)度將(jiang)逐漸下降。當發酵達到腐熟時，堆溫(wen)將(jiang)低于40℃。

2、化學(xue)指標

1)有機(ji)質和(he)揮(hui)(hui)發性固體含(han)量的(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)：隨著發酵的(de)進行，發酵有機(ji)質和(he)揮(hui)(hui)發性固體含(han)量呈(cheng)持續下(xia)降的(de)趨勢(shi)，.后達(da)到(dao)基本穩定。達(da)到(dao)腐(fu)熟(shu)時，可下(xia)降15-30%。然而(er)這種(zhong)變(bian)(bian)化(hua)(hua)趨勢(shi)受原料來(lai)源的(de)影(ying)響很(hen)大(da)。僅用(yong)其來(lai)衡量發酵是否(fou)腐(fu)熟(shu)，還不(bu)充分。

2)氮(dan)、C/N比及無(wu)機氮(dan)形態的變化(hua)：在發酵過(guo)程(cheng)中部分有(you)機碳將被(bei)氧化(hua)成CO2揮發損失(shi)，肥堆質量減少(shao)。由于氮(dan)的損失(shi)(主要是(shi)在有(you)機氮(dan)的氨化(hua)階段(duan)，少(shao)量的氨氮(dan)會揮發損失(shi))遠低于有(you)機碳的損失(shi)，因此，發酵腐熟(shu)后(hou)，發酵中全氮(dan)含量有(you)上升的趨(qu)勢，而(er)C/N比持(chi)續下(xia)降，直至(zhi)(zhi)穩定(ding)。一些研(yan)究(jiu)指(zhi)出，當堆料的C/N比從25～35:1下(xia)降至(zhi)(zhi)20:1以下(xia)時，肥堆將達到穩定(ding)。

水(shui)溶性有(you)機碳(tan)(C)及(ji)水(shui)溶性有(you)機碳(tan)與有(you)機氮(dan)之比(bi)：水(shui)溶性有(you)機碳(tan)與水(shui)溶性有(you)機氮(dan)的比(bi)值(zhi)是發(fa)酵(jiao)腐熟的良好化學(xue)指(zhi)標(biao)，該值(zhi)約為5-6時表明發(fa)酵(jiao)已經腐熟，而且該值(zhi)與發(fa)酵(jiao)原料無(wu)關。